墊片（Shim）
在C++中，邏輯相關(guān)的類(lèi)型通常具有不兼容的接口和操作，這使得人們有時(shí)難于、甚至無(wú)法進(jìn)行泛化的類(lèi)型操縱。
在泛型世界里，各式各樣的語(yǔ)法妨礙語(yǔ)義的例子不計(jì)其數(shù)。當(dāng)我們將一個(gè)類(lèi)型改變?yōu)榱硪粋€(gè)跟它語(yǔ)義類(lèi)似的類(lèi)型時(shí)，總希望編譯器能夠幫我們打點(diǎn)一切，但顯然它不能，除非我們可以幫幫它。因此，我們的做法就是往縫隙里插入一些墊片（shim），從而讓一些東西妥當(dāng)?shù)刭N合起來(lái)。軟件工程中有個(gè)經(jīng)典的“萬(wàn)靈藥”，即增加一個(gè)間接層。這正是墊片概念全部的本質(zhì)。
在模板出現(xiàn)以前的古典主義C++里，基于虛函數(shù)表的多態(tài)機(jī)制體現(xiàn)出的是名字一致性：即派生類(lèi)重寫(xiě)父類(lèi)同名的方法。而模板函數(shù)的出現(xiàn)帶來(lái)了結(jié)構(gòu)一致性：對(duì)于看起來(lái)一樣的東西，我們可以期望它們具有相同的行為。簡(jiǎn)單地說(shuō)，結(jié)構(gòu)一致性確保類(lèi)型的編譯器兼容，而名字一致性則取保類(lèi)型的運(yùn)行期兼容性。
但結(jié)構(gòu)一致性的弱點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)上一致的代碼很可能做的是語(yǔ)義上不一致的事情。而墊片的使用在避免這個(gè)問(wèn)題方面邁出了顯著的一步。墊片表現(xiàn)了一種約定，借助該約定，結(jié)構(gòu)一致性得以擴(kuò)展以包含每個(gè)墊片對(duì)應(yīng)的一個(gè)明確的語(yǔ)義。墊片是對(duì)所謂的結(jié)構(gòu)一致性的一種提煉和升華，即語(yǔ)義一致性。
特性墊片用于從它們?yōu)橹x的類(lèi)型的實(shí)例身上抽取某些特性或狀態(tài)。如：
// 舉例：特性墊片
// 從各種指針類(lèi)型上取出出原生指針特性。
template<typename T>
inline T* get_ptr(T* p)
{ return p;
}
template<typename TL
inline T* get_ptr(std::auto_ptr<T>& p)
{ return p.get();
}
template<typename T>
inline T const * get_ptr(std::auto_ptr<T> const & p)
{ return p.get();
}
template<typename T>
inline T* get_ptr(comstl::interface_ptr<T>& p)
{ return p.get_interface_ptr();
}
邏輯墊片是特性墊片的一個(gè)精化，它們用于匯報(bào)實(shí)例的狀態(tài)。
// 舉例：邏輯墊片
// 泛化對(duì)任何容器的狀態(tài)的訪問(wèn)。
template<typename T>
bool is_empty(T const & c)
{ return c.empty();
}
bool is_empty(CString const & s)
{ return s.IsEmpty();
}
bool is_empty(comstl::interface_ptr const & p)
{ return NULL == p.get_interface_ptr();
}
控制墊片用于操縱它們所服務(wù)的類(lèi)型的實(shí)例。
如：make_empty() 或 dump_contents()等。
轉(zhuǎn)換墊片將一組互相兼容的類(lèi)型的實(shí)例轉(zhuǎn)換至同一個(gè)目標(biāo)類(lèi)型。
轉(zhuǎn)換墊片的返回值可能由中間臨時(shí)對(duì)象提供，對(duì)于這種墊片，其返回值只能在包含該墊片的表達(dá)式當(dāng)中被使用。
訪問(wèn)墊片是特性墊片和轉(zhuǎn)換墊片的復(fù)合體，被用來(lái)訪問(wèn)它們?yōu)橹x的類(lèi)型的實(shí)例值。
// 舉例：訪問(wèn)墊片
// 將構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)轉(zhuǎn)型為C const*，然后轉(zhuǎn)遞給init()方法，因此該類(lèi)可以被用在任何字符串類(lèi)型上。
template<typename C>
class X
{public:
explicit X(C const * p)
{ init(c_str_ptr(p));
}
template<typename S>
explicit X(S const & s)
{ init(c_str_ptr(s));
}
...
private:
void init(C const * p);
...
};
inline char const * c_str_ptr(char const * p)
{ return p;
}
inline wchar_t const * c_str_ptr(wchar_t const * s)
{ return s;
}
template<typename T>
inline T const * c_str_ptr(std::basic_string<T> const & s)
{ return s.c_str();
}
template<typename T>
inline T const * c_str_ptr(stlsoft::basic_frame_string<T> const & s)
{ return s.c_str();
}
// 應(yīng)用場(chǎng)景
//
char const * s1 = ...
std::basic_string<char> s2 = ...
std::basic_string<wchar_t> s3 = ...
X<char> o1(s1);
X<char> o2(s2);
X<wchar_t> o3(s3;
飾面（Veneer）
飾面用于將類(lèi)型或功能一種精細(xì)的方式覆蓋于現(xiàn)行類(lèi)型之上，飾面通常于將“最終接觸面”覆蓋在一個(gè)現(xiàn)有的、實(shí)質(zhì)性的類(lèi)型之上。飾面也可以用于將特定的行為綁定到一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi)型上。
飾面是一種具有如下特征的類(lèi)模板：
- 它繼承自它的主參數(shù)化類(lèi)型，而且通常是公有繼承。
- 它適應(yīng)并遵循它的主參數(shù)化類(lèi)型的多態(tài)性質(zhì)，這意味著飾面不能定義它自己的任何虛函數(shù)，盡管它可以重寫(xiě)它的主參數(shù)化類(lèi)型中定義的那些虛函數(shù)。
- 它不能定義屬于自己的任何非靜態(tài)成員變量。
第2、3點(diǎn)意味著飾面不能改變它的主參數(shù)化類(lèi)型的內(nèi)存占用多少，這是通過(guò)EDO（Empty Derived Optimization，空派生類(lèi)優(yōu)化）實(shí)現(xiàn)的。
螺栓（Bolt）
飾面和螺栓之間的區(qū)別并不明顯，但它們是為不同的意圖而誕生的。飾面是用于“潤(rùn)飾”現(xiàn)存類(lèi)型的，而螺栓則是用于顯著改變或完善類(lèi)型的行為特征的。
螺栓是具有如下特征的類(lèi)模板：
- 它們繼承（通常是公有繼承）自它們的主參數(shù)化類(lèi)型。
- 它們和它們的主參數(shù)化類(lèi)型的多態(tài)性質(zhì)相適應(yīng)。但除了重寫(xiě)虛函數(shù)外，還可以定義自己的虛函數(shù)。
- 由于它們可以定義自己的成員變量、虛函數(shù)或從另外的非空類(lèi)繼承，所以它們可能會(huì)增添額外的內(nèi)存占用。
擬編譯期多態(tài)：逆反式螺栓
template<typename T>
struct Base
{ void Do()
{ static_cast<T*>(this)->Do();
}
};
struct Derived : public Base<Derived>
{ void Do();
};
template<typename T>
void f(Base<T>* p)
{ p->Do();
}
通過(guò)上例，可以看到，我們通過(guò)編譯期多態(tài)，替代了運(yùn)行期多態(tài)（虛函數(shù)），而實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)模式之模板方法，避免了運(yùn)行期間接調(diào)用所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。